Abstrak
Kelangkaan air tawar dan kontaminasi nitrat dalam sumber air merupakan tantangan penting bagi keberlanjutan lingkungan. Kami mengatasi kedua tantangan ini dengan menggabungkan desalinasi air laut dengan NO3RR elektrokimia melalui kerangka poliftalosianin Fe/Zn bimetalik. Mereka berfungsi sebagai katalis berkinerja tinggi untuk NO3RR menuju produksi NH3. NO3RR yang efisien diintegrasikan ke dalam perangkat desalinasi elektrokatalitik, yang memungkinkan produksi air tawar dari air laut dan pembuangan nitrat dari air yang terkontaminasi. Studi spektroskopi in situ dan perhitungan teoritis menunjukkan bahwa unit Zn-N4 yang dimasukkan ke dalam kerangka poliftalosianin Fe memodulasi pusat pita-d situs Fe-N4 untuk meningkatkan penyerapan NO3− dan pembentukan *H, yang menghasilkan frekuensi pergantian 3,22 kali lebih tinggi dan reduksi yang sangat selektif menuju NH3. Fe8Zn1PPc yang dioptimalkan menghasilkan efisiensi Faradic NH3 (>97% pada rentang potensial yang luas (−0,55 hingga −0,95 V vs. RHE), laju hasil NH3 sebesar 2,68 mmol h-1 cm-2 pada −0,85 V vs. RHE, dan lebih dari 120 jam operasi yang stabil, mengungguli katalis berbasis Fe yang dilaporkan sebelumnya untuk NO3RR. Perangkat desalinasi mencapai laju penghilangan garam tertinggi (1326,92 μg cm−2 min−1) di antara berbagai metode desalinasi. Sepuluh siklus desalinasi air laut menjadi air minum didemonstrasikan dengan penghilangan ion sebesar 99%. Pekerjaan ini menyajikan solusi inovatif untuk mengatasi tantangan air yang berkelanjutan.